一种抽水蓄能电站促进新能源消纳量化方法及系统与流程

本发明涉及新能源消纳，特别是涉一种抽水蓄能电站促进新能源消纳量化方法及系统。

背景技术：

1、为适应高比例新能源的发展需求和实现碳达峰、碳中和目标，中国已提出要构建以新能源为主的新型电力系统。当前，我国对新能源的开发利用涉及水能(主要指小型水电站)、海洋能、风能、生物质能、地热能、太阳能、核能等多种能源。近年来我国新能源产业开发利用规模稳居世界第一，而新能源的间歇性和随机性，增加了电力系统的不稳定性。如果不能够解决新能源电源的消纳问题，以新能源为主体的新型电力系统依旧难以形成。因此，为向电网提供可靠的能源，维护系统安全稳定性和电能质量，实现低碳能源发展，电力系统急需储能技术的辅助支持以提升系统消纳新能源水平。

2、抽水蓄能的技术比较成熟，运行成本低，运行方式灵活，能够在系统中承担调峰、调频、调相、备用、黑启动等多种功能，启动时间短，增减负荷速度快，对环境几乎没有污染，在各种储能方式中脱颖而出。中国正处于能源绿色低碳转型发展的关键时期，风电、光伏发电等新能源大规模高比例发展，新型电力系统对调节电源的需求更加迫切，而抽水蓄能机组良好的技术特性能很好的适应未来新型电力系统消纳新能源需求。但目前仍缺乏从电网对抽水蓄能电站的调用策略和抽水蓄能电站承担功能角度开展抽水蓄能电站促进新能源消纳量化计算研究。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种抽水蓄能电站促进新能源消纳量化方法及系统，通过探究抽水蓄能电站在实际运行过程中消纳新能源路径，建立抽水蓄能电站促进新能源消纳量化模型，为分析抽水蓄能电站促进新能源消纳发挥情况，构建抽水蓄能电站促进新能源消纳指标体系奠定基础。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、第一方面，本发明提供了一种抽水蓄能电站促进新能源消纳量化方法，包括：

4、获取抽水蓄能电站作用区域内的相关数据；所述相关数据包括抽水蓄能电站机组运行数据、电网调度指令、新能源发电量、新能源发电功率、系统负荷和系统备用容量；所述抽水蓄能电站机组运行数据包括抽水蓄能电站的抽水功率、发电功率、备用容量和旋转备用容量；

5、确定抽水蓄能电站在抽水时段运行情况和抽水蓄能电站在负荷高峰时段运行情况；

6、根据抽水蓄能电站在抽水时段运行情况，建立第一模型；所述第一模型为抽水蓄能电站在抽水时段承担储能功能时的促进新能源消纳量化模型；

7、根据抽水蓄能电站在负荷高峰时段运行情况，建立第二模型；第二模型为抽水蓄能电站在负荷高峰时段承担调峰备用功能时的促进新能源消纳量化模型；

8、根据抽水蓄能电站作用区域内的相关数据、第一模型和第二模型，计算抽水蓄能电站消纳的可再生能源电量。

9、可选地，所述确定抽水蓄能电站在抽水时段运行情况和抽水蓄能电站在负荷高峰时段运行情况，具体包括：

10、若抽水蓄能电站在抽水时段有新能源出力，则确定抽水蓄能电站在抽水时段承担抽水储能功能，以达到直接促进新能源消纳的作用；

11、若抽水蓄能电站在负荷高峰时段发电运行，则确定抽水蓄能电站承担调峰作用，并根据抽水蓄能电站在负荷高峰时段最大发电功率确定抽水蓄能电站承担调峰功能时替代火电机组的开机容量，以达到间接促进新能源消纳的作用；

12、若抽水蓄能电站在负荷高峰时段目标备用容量小于备用阈值，则根据系统备用缺额和抽水蓄能电站的旋转备用容量，得到抽水蓄能电站承担备用功能时替代火电机组的开机容量；所述目标备用容量为系统备用容量减去抽水蓄能电站备用容量后得到的备用容量；所述系统备用缺额是备用阈值减去目标备用容量后得到的。

13、可选地，所述抽水蓄能电站承担调峰功能时替代火电机组的开机容量为抽水蓄能电站在负荷高峰时段最大发电功率。

14、可选地，所述抽水蓄能电站承担备用功能时替代火电机组的开机容量的计算公式为：

15、式中，为t时刻抽水蓄能电站承担备用作用时替代火电机组的开机容量；为t时刻系统备用缺额中的最大值；cps(t)为抽水蓄能电站在t时刻的旋转备用容量；tp为运行日内抽水蓄能电站的负荷高峰时段。

16、可选地，所述第一模型的表达式为：

17、式中，qr为运行日内抽水蓄能电站承担储能功能时消纳的新能源电量；t为运行日统计时间长度；δt为测量时间间隔；tr为运行日内抽水蓄能电站的抽水时段；sr(t)为运行日内t时刻抽水蓄能电站承担储能功能消纳新能源功率。

18、可选地，所述运行日内t时刻抽水蓄能电站承担储能功能消纳新能源功率的计算公式为

19、式中，为t时刻抽水蓄能电站的抽水功率；pn(t)为t时刻新能源发电功率。

20、可选地，所述第二模型的表达式为：

21、

22、式中，qh为运行日内抽水蓄能电站在负荷高峰时段承担调峰备用功能时消纳的新能源电量；t为运行日统计时间长度；δt为测量时间间隔；tr为运行日内抽水蓄能电站的抽水时段；tp为运行日内抽水蓄能电站的负荷高峰时段；sh(t)为t时刻抽水蓄能电站承担调峰功能时消纳的新能源功率。

23、可选地，所述t时刻抽水蓄能电站承担调峰功能时消纳的新能源功率的计算公式为sh(t)＝min{ph(t),pn(t)},且ph(t)为全天除去抽水蓄能电站抽水时段和负荷高峰时段后抽水蓄能电站调峰可替代功率。

24、可选地，所述全天除去抽水蓄能电站抽水时段和负荷高峰时段后抽水蓄能电站调峰可替代功率的计算公式为ph(t)＝nh(t)·ccp·α,且α为承担调峰备用火电机组的最小技术出力占比；nh(t)为在负荷高峰t时刻抽水蓄能电站承担调峰备用功能时替代火电机组的数量；

25、t∈tp，ccp为抽水蓄能电站承担调峰备用功能时的火电机组的单机容量，为t时刻抽水蓄能电站承担调峰功能时替代火电机组的开机容量，为t时刻抽水蓄能电站承担备用功能时替代火电机组的开机容量。

26、第二方面，本发明提供了一种抽水蓄能电站促进新能源消纳量化系统，包括：

27、相关数据获取模块，用于获取抽水蓄能电站作用区域内的相关数据；所述相关数据包括抽水蓄能电站机组运行数据、电网调度指令、新能源发电量、新能源发电功率、系统负荷和系统备用容量；所述抽水蓄能电站机组运行数据包括抽水蓄能电站的抽水功率、发电功率、备用容量和旋转备用容量；

28、运行情况确定模块，用于确定抽水蓄能电站在抽水时段运行情况和抽水蓄能电站在负荷高峰时段运行情况；

29、第一模型建立模块，用于根据抽水蓄能电站在抽水时段运行情况，建立第一模型；所述第一模型为抽水蓄能电站在抽水时段承担储能功能时的促进新能源消纳量化模型；

30、第二模型建立模块，用于根据抽水蓄能电站在负荷高峰时段运行情况，建立第二模型；第二模型为抽水蓄能电站在负荷高峰时段承担调峰备用功能时的促进新能源消纳量化模型；

31、可再生能源电量消纳模块，用于根据抽水蓄能电站作用区域内的相关数据、第一模型和第二模型，计算抽水蓄能电站消纳的可再生能源电量。

32、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

33、本发明根据抽水蓄能电站运行原理进行分析，研究抽水蓄能电站在电力系统中促进新能源消纳过程，提供了一种抽水蓄能电站促进新能源消纳量化方法，为管理者直观分析抽水蓄能促进新能源消纳的发挥情况。